2023年物理二輪復(fù)習(xí)二牛頓運(yùn)動(dòng)定律與直線運(yùn)動(dòng)

專題二牛頓運(yùn)動(dòng)定律與直線運(yùn)動(dòng)

命題熱點(diǎn)?？碱}型

(1)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律及應(yīng)用；

(2)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及應(yīng)用；(1)選擇題

(3)整體法、隔離法的應(yīng)用；(2)計(jì)算題

(4)實(shí)際情境中的直線運(yùn)動(dòng).

高頻考點(diǎn)?能力突破

考點(diǎn)一勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用

1.基本公式

22

v=vo+atfx=vot+|at,v—VQ=2OX.

2.重要推論

應(yīng)=第=文利用平均速度求瞬時(shí)速度)；

初、末速度平均值

V廠欄三/x=aT2(用逐差法測(cè)加速度).

3.符號(hào)法則

選定正方向，將矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算.

4.解決運(yùn)動(dòng)學(xué)問題的基本思路

例1［2022?湖北卷］我國(guó)高鐵技術(shù)全球領(lǐng)先，乘高鐵極大節(jié)省了出行時(shí)間.假設(shè)兩火車站

%和G間的鐵路里程為1080km,力和G之間還均勻分布了4個(gè)車站.列車從沙站始發(fā),

經(jīng)停4站后到達(dá)終點(diǎn)站G.設(shè)普通列車的最高速度為108km/h,高鐵列車的最高速度為324

也?〃?.若普通列車和高鐵列車在進(jìn)站和出站過程中，加速度大小均為0.5mis2,其余行駛時(shí)間

內(nèi)保持各自的最高速度勻速運(yùn)動(dòng)，兩種列車在每個(gè)車站停車時(shí)間相同，則從少到G乘高鐵

列車出行比乘普通列車節(jié)省的時(shí)間為()

A.6小時(shí)25分鐘B.6小時(shí)30分鐘

C.6小時(shí)35分鐘D.6小時(shí)40分鐘

［斛題心得］....................................................................

預(yù)測(cè)1鋼架雪車也被稱為俯式冰橇，是2022年北京冬奧會(huì)的比賽項(xiàng)目之一.運(yùn)動(dòng)員

需要俯身平貼在雪橇上，以俯臥姿態(tài)滑行.比賽線路由起跑區(qū)、出發(fā)區(qū)、滑行區(qū)及減速區(qū)組

成.若某次運(yùn)動(dòng)員練習(xí)時(shí).，恰好在終點(diǎn)停下來，且在減速區(qū)AB間的運(yùn)動(dòng)視為勻減速直線運(yùn)

動(dòng).運(yùn)動(dòng)員通過減速區(qū)時(shí)間為t,其中第一個(gè)泄間內(nèi)的位移為xi,第四個(gè)麗間內(nèi)的位移為

44

X2，則X2：X］等于(

起點(diǎn)

終點(diǎn)“U”形急彎

-"S”形急彎

A.1：16

C.1：5D.1：3

預(yù)測(cè)2［2022?福建泉州高三聯(lián)考］如圖為某轎車在行駛過程中，試圖借用逆向車道超越

客車的示意圖，圖中當(dāng)兩車相距L=4〃?時(shí)，客車正以vi=6速度勻速行駛，轎車正以

V2=10m/s的速度借道超車.客車長(zhǎng)L|=10,〃，轎車長(zhǎng)L2=4/M,不考慮變道過程中車速的

變化和位移的側(cè)向變化.

-L―-L]—*■：；,?---Ly

(1)若轎車開始加速并在3s內(nèi)成功超越客車L3=12機(jī)后，才能駛回正常行駛車道，其

加速度多大？

(2)若轎車放棄超車并立即駛回正常行駛車道，則至少要以多大的加速度做勻減速運(yùn)動(dòng),

才能避免與客車追尾？

［試蝌.........................................................................

考點(diǎn)二動(dòng)力學(xué)基本規(guī)律的應(yīng)用

動(dòng)力學(xué)兩類基本問題的解題思路

(

確受力求合由F=ma

—?運(yùn)動(dòng)學(xué)方程）

定—-

分析力F求加速度一

研

究-

對(duì)運(yùn)動(dòng)求加受力由F=ma求合力

象【分析）—-—*—［或某個(gè)力

)速度〃

溫馨提示動(dòng)力學(xué)中的所有問題都離不開受力分析和運(yùn)動(dòng)分析,都屬于這兩類基本問題

的拓展和延伸.

例2［2022?浙江卷1月］第24屆冬奧會(huì)在我國(guó)舉辦.鋼架雪車比賽的一段賽道如圖1所

示，長(zhǎng)12m水平直道48與長(zhǎng)20m的傾斜直道8c在3點(diǎn)平滑連接，斜道與水平面的夾角

為15。.運(yùn)動(dòng)員從工點(diǎn)由靜止出發(fā)，推著雪車勻加速到8點(diǎn)時(shí)速度大小為8m/s,緊接著快速

俯臥到車上沿BC勻加速下滑（圖2所示），到C點(diǎn)共用時(shí)5.0s.若雪車（包括運(yùn)動(dòng)員）可視為

質(zhì)點(diǎn)，始終在冰面上運(yùn)動(dòng)，其總質(zhì)量為110kg,sin15。=0.26（取g=10m/s2）,求雪車（包括

運(yùn)動(dòng)員）

圖1圖2

（1）在直道AB上的加速度大??；

（2）過C點(diǎn)的速度大?。?/p>

（3）在斜道8C上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力大小.

［試蝌__________________________________________________________............

預(yù)測(cè)3（多選）14歲的奧運(yùn)冠軍全紅嬋，在第14屆全運(yùn)會(huì)上再次上演“水花消失術(shù)”

奪冠.在女子10m跳臺(tái)的決賽中（下面研究過程將全紅嬋視為質(zhì)點(diǎn)），全紅嬋豎直向上跳離

跳臺(tái)的速度為5m/s,豎直入水后到速度減為零的運(yùn)動(dòng)時(shí)間與空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，假設(shè)所受

水的阻力恒定，不計(jì)空氣阻力，全紅嬋的體重為35kg,重力加速度大小為g=10m/s2,則

()

A.跳離跳臺(tái)后上升階段全紅嬋處于失重狀態(tài)

B.入水后全紅嬋處于失重狀態(tài)

C.全紅嬋在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為1.5s

D.入水后全紅嬋受到水的阻力為612.5N

預(yù)測(cè)4衢州市2022年5月1日起部分縣、區(qū)超標(biāo)電動(dòng)車不得上道路行駛，新的電動(dòng)

自行車必須符合國(guó)標(biāo)GB17761—2018的標(biāo)準(zhǔn)，新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最高車速不能高于25km/h,整車

質(zhì)量應(yīng)當(dāng)小于或等于55kg,制動(dòng)性能要符合如下規(guī)定：

表1制動(dòng)性能

實(shí)驗(yàn)條件實(shí)驗(yàn)速度km/h使用的車閘制動(dòng)距離m

同時(shí)使用前后車閘W7

干態(tài)25

單用后閘W15

同時(shí)使用前后車閘W9

濕態(tài)16

單用后閘W19

某人體重機(jī)=50kg,騎著符合新標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量M=50kg的電動(dòng)自行車在水平路面行駛.電

動(dòng)自行車的剎車過程可簡(jiǎn)化為勻變速直線運(yùn)動(dòng).

(1)當(dāng)遇到緊急情況時(shí)，若他同時(shí)使用前后車閘剎車，在干燥路面上該車的最小加速度

是多少？此時(shí)受到的制動(dòng)力是多大？(保留兩位有效數(shù)字)

(2)若此人私自改裝電瓶輸出功率，致使車速超標(biāo)(其他條件不變)，當(dāng)他以32km/h速度

在雨后的路面上行駛，遇見緊急情況，采取同時(shí)使用前后車閘方式剎車，則該車剎車后行駛

的最大距離是多少？

(3)根據(jù)你所學(xué)物理知識(shí)，分析電動(dòng)自行車超速超載有什么危害？

［試用.........................................................................

考點(diǎn)三連接體問題

1.處理連接體問題的常用方法

若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不需要求物體之間的作用力，可

整體法的

以把它們看成一個(gè)整體，分析整體受到的外力，應(yīng)用牛頓第二定律求出加

選取原則

速度或其他未知量

隔離法的若連接體內(nèi)各物體的加速度不相同，或者要求出系統(tǒng)內(nèi)兩物體之間的作用

選取原則力時(shí)，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來，應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解

整體法、若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力時(shí)，可以

隔離法的先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取合適的研究對(duì)象，應(yīng)用牛頓

交替運(yùn)用第二定律求作用力，即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力”

2.連接體問題中常見的臨界條件

接觸與脫離接觸面間彈力等于0

恰好發(fā)生滑動(dòng)摩擦力達(dá)到最大靜摩擦力

繩子恰好斷裂繩子張力達(dá)到所承受的最大力

繩子剛好繃直與松弛繩子張力為0

例3［2022?全國(guó)甲卷］如圖，質(zhì)量相等的兩滑塊尸、。置于水平桌面上，二者用一輕彈簧

水平連接，兩滑塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為〃.重力加速度大小為g.用水平向右的拉力F

拉動(dòng)P,使兩滑塊均做勻速運(yùn)動(dòng)；某時(shí)刻突然撤去該拉力，則從此刻開始到彈簧第一次恢復(fù)

原長(zhǎng)之前（）

A.P的加速度大小的最大值為2〃g

B.。的加速度大小的最大值為2〃g

C.P的位移大小一定大于Q的位移大小

D.P的速度大小均不大于同一時(shí)刻。的速度大小

［解題心得］....................................................................

預(yù)測(cè)5如圖所示，將一盒未開封的香皂置于桌面上的一張紙板上，用水平向右的拉力

將紙板迅速抽出，香皂盒的移動(dòng)距離很小，幾乎觀察不到，這就是大家熟悉的慣性演示實(shí)驗(yàn)

（示意圖如圖所示），若香皂盒和紙板的質(zhì)量分別為如和〃?2,各接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為

”，重力加速度為g.若本實(shí)驗(yàn)中，，"1=100g,"72=5g,〃=0.2,香皂盒與紙板左端的距離d

-0.1m,若香皂盒移動(dòng)的距離超過/=0.002m,人眼就能感知，忽略香皂盒的體積因素影

響，g取10nVs2,為確保香皂盒移動(dòng)不被人感知，紙板所需的拉力至少是（）

A.1.41NB.1.42N

C.1410ND.1420N

預(yù)測(cè)6［2022?全國(guó)乙卷］如圖，一不可伸長(zhǎng)輕繩兩端各連接一質(zhì)量為m的小球，初始時(shí)

整個(gè)系統(tǒng)靜置于光滑水平桌面上，兩球間的距離等于繩長(zhǎng)L一大小為F的水平恒力作用在

輕繩的中點(diǎn)，方向與兩球連線垂直.當(dāng)兩球運(yùn)動(dòng)至二者相距》時(shí)，它們加速度的大小均為

5F

8m

3F

8m

預(yù)測(cè)7如圖所示，在傾角為。=30。的光滑固定斜面上端系有一勁度系數(shù)為A=100

N/m的輕質(zhì)彈簧，彈簧下端連一個(gè)質(zhì)量為機(jī)=8kg的小球，球被一垂直于斜面的擋板A擋

住，此時(shí)彈簧沒有形變.從f=0時(shí)刻開始擋板N以加速度。=1m/s2沿斜面向下勻加速運(yùn)動(dòng)，

則：(g=10m/s2)

(l)f=0時(shí)刻，擋板對(duì)小球的彈力多大？

(2)從開始運(yùn)動(dòng)到小球與擋板分離所經(jīng)歷的時(shí)間為多少？

(3)小球向下運(yùn)動(dòng)多少距離時(shí)速度最大？

［試蝌........................................................................

素養(yǎng)培優(yōu)情境命題

實(shí)際情境中的直線運(yùn)動(dòng)

情境1[2022?山東押題卷]高速公路的ETC電子收費(fèi)系統(tǒng)如圖所示，ETC通道的長(zhǎng)度

是識(shí)別區(qū)起點(diǎn)到自動(dòng)欄桿的水平距離，總長(zhǎng)為19.6m.某汽車以5m/s的速度勻速進(jìn)入識(shí)別

區(qū)，ETC用0.3s的時(shí)間識(shí)別車載電子標(biāo)簽，識(shí)別完成后發(fā)出“滴”的一聲，汽車又向前行

駛了2s司機(jī)發(fā)現(xiàn)自動(dòng)欄桿沒有抬起，于是緊急剎車，汽車恰好沒有撞桿.已知司機(jī)的反應(yīng)

時(shí)間和汽車系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間之和為0.8s.則剎車的加速度大小約為（）

A.2.52m/s2B.3.55m/s2

C.3.75m/s2D.3.05m/s2

［解題心得1…

情境2駕駛員看見過馬路的人，從決定停車，直至右腳剛剛踩在制動(dòng)器踏板上經(jīng)過的

時(shí)間，叫反應(yīng)時(shí)間，在反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，汽車按一定速度勻速行駛的距離稱為反應(yīng)距離；從踩緊

踏板（抱死車輪）到車停下的這段距離稱為剎車距離；司機(jī)從發(fā)現(xiàn)情況到汽車完全停下來，汽

車所通過的距離叫做停車距離.如圖所示，根據(jù)圖中內(nèi)容，下列說法中正確的是（）

8

目

40km/h|80km/h

60km/h

《駕駛員守則》中安全距離圖

A.根據(jù)圖中信息可以求出反應(yīng)時(shí)間

B.根據(jù)圖中信息可以求出汽車的制動(dòng)力

C.勻速行駛的速度加倍，停車距離也加倍

D.酒后駕車反應(yīng)時(shí)間明顯增加，停車距離不變

［斛題心得］..................................................................

情境3［2022?浙江6月］物流公司通過滑軌把貨物直接裝運(yùn)到卡車中，如圖所示，傾斜

滑軌與水平面成24。角，長(zhǎng)度/i=4m,水平滑軌長(zhǎng)度可調(diào)，兩滑軌間平滑連接.若貨物從傾

斜滑軌頂端由靜止開始下滑，其與滑軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為城貨物可視為質(zhì)點(diǎn)(取cos24。

=0.9,sin240=0.4).

(1)求貨物在傾斜滑軌上滑行時(shí)加速度G的大?。?/p>

(2)求貨物在傾斜滑軌末端時(shí)速度。的大??；

(3)若貨物滑離水平滑軌末端時(shí)的速度不超過2m/s,求水平滑軌的最短長(zhǎng)度h.

［試蝌......................................................................

情境4疫情期間，為了減少人與人之間的接觸，一餐廳推出了一款智能送餐機(jī)器人進(jìn)

行送餐(如圖甲).該款機(jī)器人的最大運(yùn)行速度為4m/s,加速度大小可調(diào)節(jié)在1m/s2WaW3

m/s2范圍內(nèi)，要求：送餐過程托盤保持水平，菜碟與托盤不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，機(jī)器人到達(dá)餐桌

時(shí)速度剛好為0.現(xiàn)把送餐過程簡(jiǎn)化為如圖乙的直線情境圖，已知機(jī)器人恰好以最大運(yùn)行速度

o=4m/s通過。處，。與餐桌/相距xo=6m,餐桌/和餐桌下相距L=16m,機(jī)器人、餐

桌都能看成質(zhì)點(diǎn)，送餐使用的菜碟與托盤之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為〃=0.2,最大靜摩擦力等于滑

動(dòng)摩擦力，重力加速度g=10m/s2.

(1)在某次從。到餐桌Z的過程中，機(jī)器人從O開始勻減速恰好到/停下，求機(jī)器人在

此過程加速度。的大小.

(2)完成(1)問中的送餐任務(wù)后，機(jī)器人馬上從工繼續(xù)送餐到R若要求以最短時(shí)間從/

送餐到F,求機(jī)器人運(yùn)行的最大加速度淅和加速過程通過的位移x加.

專題二牛頓運(yùn)動(dòng)定律與直線運(yùn)動(dòng)

高頻考點(diǎn)?能力突破

考點(diǎn)一

例1解析：108km/h=30m/s,324km/h=90m/s

由于中間4個(gè)站均勻分布，因此節(jié)省的時(shí)間相當(dāng)于在任意相鄰兩站間節(jié)省的時(shí)間的5

5

倍，為總的節(jié)省時(shí)間，相鄰兩站間的距離X=108黑”"m=2.16X10m

普通列車加速時(shí)間Zi=—=—s=60s

a0.5

加速過程的位移xi=3at：=[><O.5X6O2m=900m

根據(jù)對(duì)稱性可知加速與減速位移相等，可得勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

X-2X12.16X105-2X900

t2=S=7140s

V30

同理高鐵列車加速時(shí)間九蕓襦s=180s

加速過程的位移必=：atl2=：X0.5X1802m=8100m

根據(jù)對(duì)稱性可知加速與減速位移相等，可得勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間

.x-2x；2.16X105-2X8100“八

,2=------------------------------s=2220s

v；90

//

相鄰兩站間節(jié)省的時(shí)間A/=(/2+2/I)—(/2+2/1)=4680S,因此總的節(jié)省時(shí)間△/總=54

=4680X5s=23400s=6小時(shí)30分，B正確.

答案：B

預(yù)測(cè)1解析：由題意知，在減速區(qū)AB間的運(yùn)動(dòng)視為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，且最終減為零，

將此減速過程由逆向思維，可看作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則根據(jù)初速度為零的勻加

速直線運(yùn)動(dòng)，連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)位移之比為1：3：5…可知，為：乃之比即為初速度為零的勻

加速直線中第一個(gè)5時(shí)間內(nèi)的位移與第四個(gè)5時(shí)間內(nèi)的位移之比，即X2：XI=1：7,故選B.

答案：B

預(yù)測(cè)2解析：(1)設(shè)轎車的加速度大小為m經(jīng)過4=3s,客車和轎車位移分別為51、

52,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得

S\=V\t\.

S2=v2tl4-|at?,

S2=S\+L1+L2+L+L3,

解得〃=4m/s2.

(2)設(shè)轎車減速的加速度大小為"，經(jīng)過時(shí)間及，轎車、客車達(dá)到共同速度，則

6一

客車和轎車位移分別為S'l、S，2,滿足S'2=V2t2一7,，

S'l=0"2,

S'2=S'I+￡,

解得#=2m/s2,即轎車至少以2m/s2的加速度做勻減速運(yùn)動(dòng)，才能避免與客車追尾.

答案：(1)4m/s2(2)2m/s2

考點(diǎn)二

例2解析：(1)設(shè)雪車從4-8的加速度大小為〃、運(yùn)動(dòng)時(shí)間為人根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)

的規(guī)律有2a3=v白、UB=at

解得(=3s、a=1m/s2.

(2)方法一由題知雪車從4-C全程的運(yùn)動(dòng)時(shí)間力=5s,設(shè)雪車從3-C的加速度大小

為0、運(yùn)動(dòng)時(shí)間為d故力=%一人根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律有

17

lBC=VBti+/1甘

Vc=VB+a\t\

代入數(shù)據(jù)解得。1=2m/s?、0c=12m/s.

方法二由于雪車在BC上做勻變速運(yùn)動(dòng)，故/尤二砥力二歿1”一。

解得Vc—12m/s.

(3)方法一設(shè)雪車在8c上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力大小為了,根據(jù)牛頓第二定律有mgsin15°

—f—ma\

代入數(shù)據(jù)解得尸66N

方法二對(duì)雪車在8c上的運(yùn)動(dòng)過程由動(dòng)量定理有

(mgsin\50—f)(to—t)=mvc-mvn

代入數(shù)據(jù)解得了=66N.

方法三對(duì)雪車從8—C由動(dòng)能定理有(mgsinl5o-f)lBC=2m喏一刎詔

解得#=66N.

答案：(噌m/s?(2)12m/s(3)66N

預(yù)測(cè)3解析：跳離跳臺(tái)后上升階段，加速度向下，則全紅嬋處于失重狀態(tài)，A正確；

入水后全紅嬋的加速度向上，處于超重狀態(tài)，B錯(cuò)誤；以向上為正方向，則根據(jù)一〃=oof—

力,可得r=2s,即全紅嬋在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2s,C錯(cuò)誤；入水時(shí)的速度5=00—gr=5

m/s—10X2m/s=-15m/s,在水中的加速度大小。=\二=7.5m/s2,方向豎直向上，根據(jù)

牛頓第二定律可得片/Ma+/Mg=35X10N+35><7.5N=612.5N,D正確.

答案：AD

預(yù)測(cè)4解析：(1)根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)公式2ax=/-詔

解得a=U-=-3.4m/s2

2x

根據(jù)牛頓第二定律得：制動(dòng)力b=(〃+加)a=340N.

(2)根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)公式2々武1=可，2a因=必，—=^-

x2口2

聯(lián)立解得X2=36m.

(3)超速時(shí)，加速度不變但剎車距離變大，超載時(shí)，質(zhì)量變大，減速的加速度變小，剎

車距離變大.

答案：(1)-3.4m/s2340N(2)36m(3)見解析

考點(diǎn)三

例3解析：撤去力K后到彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)之前，彈簧彈力自減小，對(duì)P有〃mg+

kx=map,對(duì)0有—kx—maQ,且撤去外力瞬間〃故P做加速度從2"g減小到

的減速運(yùn)動(dòng)，。做加速度從0逐漸增大到Mg的減速運(yùn)動(dòng)，即P的加速度始終大于。的

加速度，故除開始時(shí)刻外，任意時(shí)刻P的速度大小小于0的速度大小，故尸的平均速度大

小必小于。的平均速度大小，由x=W可知。的位移大小大于P的位移大小，可知B、C

錯(cuò)誤，A、D正確.

答案：AD

預(yù)測(cè)5解析：香皂盒與紙板發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律可得卬mg=〃?g

解得ai=2m/s2

對(duì)紙板，根據(jù)牛頓第二定律可得+w2)g=W2fl2

為確保實(shí)驗(yàn)成功，即香皂盒移動(dòng)的距離不超過/=0.002m,紙板抽出時(shí)香皂盒運(yùn)動(dòng)的最

大距離為為=A1匕

紙板運(yùn)動(dòng)距離為d+xi=：a2年

紙板抽出后香皂盒運(yùn)動(dòng)的距離為X2=2a3玲

則/=X1+冷

由題意知0=。3,U\t\=ditz

代入數(shù)據(jù)聯(lián)立得尸=1.42N,故B正確，A、C、D錯(cuò)誤.

答案：B

預(yù)測(cè)6

l3L

解析：如圖可知sin。=弓x"=|,則cos。，，對(duì)輕繩中點(diǎn)受力分析可知/=2Tcos仇

2

對(duì)小球由牛頓第二定律得7="?。，聯(lián)立解得。=生，故選項(xiàng)A正確.

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